Hvordan matbehandlingsmetoder påvirker tilsetningsstoffers skjebne i matvarer

Vurdering av eksponering for kjemikalier i mat er et essensielt tema når det gjelder matsikkerhet, særlig når det gjelder tilsetningsstoffer som brukes i matproduksjon. Eksponering for disse stoffene vurderes gjennom både kvalitative og kvantitative analyser av inntaket, som er en funksjon av forbruk, konsentrasjon av kjemiske farer og personlig vekt. Dette innebærer at det er nødvendig med omfattende informasjon om matforbruk, og i denne sammenhengen har EFSA utviklet en database, FoodEx2, som gir harmonisert matforbruksdata på tvers av EU. Disse dataene er delt opp etter land, matkategori, alder og kjønn, og gir et grunnlag for å vurdere den menneskelige eksponeringen for ulike kjemikalier i matvarer.

En viktig aspekt ved matbehandlingen er hvordan den påvirker både matens makromolekyler og de tilsetningsstoffene som er til stede i produktene. Matbehandlingsprosesser kan endre stabiliteten, effektiviteten og de organoleptiske egenskapene til tilsetningsstoffene, som farge, tekstur og smak. Nyere teknologiske fremskritt har vist lovende resultater for å redusere avhengigheten av syntetiske tilsetningsstoffer, samtidig som matens kvalitet og sikkerhet opprettholdes.

Det er også viktig å forstå at de fleste matvarer, enten de er ferske eller bearbeidede, er dynamiske matriser som kan endre seg gjennom hele produksjons- og konsumfasene. Tilsetningsstoffer er aktive stoffer og kan interagere med, binde seg til eller endre sammensetningen av andre ingredienser i matvaren. Denne interaksjonen kan føre til teknologiske fordeler, som å hindre oksidasjon av lipider, forhindre nedbrytning av proteiner og stabilisere fargen på produkter. På den annen side kan disse reaksjonene føre til dannelse av potensielt giftige mellomprodukter eller inaktive derivater.

Enkelte reaksjoner kan forsterkes av spesifikke termodynamiske og kinetiske faktorer som temperatur, vannaktivitet, trykk, behandlingstid, pH, oksygen, lys og katalyse. Et eksempel på dette er hvordan noen fargestoffer kan brytes ned eller transformeres til mindre effektive forbindelser når de utsettes for varme, stråling eller plutselige trykkforandringer. I noen tilfeller kan sekundære fargestoffer dannes som har samme bølgelengde for maksimal absorpsjon, og dermed ikke mister fargen. I andre tilfeller kan fargeløse nedbrytningsprodukter dannes.

Bruken av flere konserveringsmidler i tradisjonell kjøttbehandling er ofte kombinert med mild termisk behandling, noe som kan forbedre teksturelle og organoleptiske egenskaper. Av denne grunn er det også viktig å vurdere hvordan tilsetningsstoffene samhandler med matvarens produksjonsprosess og de resulterende produktene. Det er avgjørende å identifisere og karakterisere produkter som stammer fra interaksjoner mellom tilsetningsstoffer og andre matbestanddeler, eller tilsetningsstoffer mellom seg, da dette kan påvirke matsikkerheten.

Et eksempel på en viktig interaksjon mellom tilsetningsstoffer i mat er bruken av natrium- og kalium-nitritt- og nitrat-salter. Disse saltforekomstene (INS 249–252) er velkjente antimikrobielle midler og har blitt brukt i over 200 år i tradisjonelle kjøttprodukter. Imidlertid er de også kjent for å ha flere andre funksjoner, inkludert antioksidant-, fargestabilisator-, og teksturforbedrende egenskaper. Nitrat må reduseres til nitritt, som er det mest aktive stoffet, og nitritt fungerer ved å produsere nitrosaminer, som kan ha ulike effekter på matens kvalitet. Videre, under bestemte produksjonsbetingelser, kan nitritt oksideres tilbake til nitrat i matvarer med lavt pH-nivå.

Flere studier har vist at etter bearbeiding er den mengden nitritt og nitrat som er tilført i produksjonen dramatisk redusert, og disse stoffene fortsetter å redusere seg under lagring før konsum. I praksis kan kun 10–20 prosent av de opprinnelig tilførte nitritt/nitratene være igjen i det ferdige produktet. Dette er et viktig aspekt for produsenter å ta hensyn til, da tilsetningsstoffene kan reagere med andre komponenter i matvarene, som proteiner og vitaminer, og dannelsen av uønskede forbindelser kan dermed unngås.

Matforbruksdata og eksponeringsvurderinger er avgjørende for å forstå helserisikoene ved tilsetningsstoffer i mat. Det er derfor viktig å ikke bare vurdere den opprinnelige mengden av tilsetningsstoffene, men også hvordan de reagerer og omdannes gjennom matproduksjonsprosessen.

Hvordan Heterosykliske Aromatiske Aminer Påvirker Kjemisk Toksisitet i Matproduksjon

Heterosykliske aminer (HAs) er en gruppe kjemiske forbindelser som dannes under steking, grilling og annen varmbehandling av kjøttprodukter, primært gjennom Maillard-reaksjonen. Denne reaksjonen oppstår når aminosyrer og reduksjonsmidler reagerer med karbonyler, noe som fører til dannelse av HAs som potensielt kan være kreftfremkallende og mutagene. Spesielt aminer som PhIP og visse imidazoquinoksaliner er blant de mest vanlige og undersøkede forbindelsene i denne sammenhengen.

Den toksiske effekten av HAs skyldes hovedsakelig deres evne til å reagere med DNA, danne addukter og dermed forårsake genetiske mutasjoner. I prosessen gjennomgår de frie aminogruppene på HAs flere biokjemiske modifikasjoner som hydroksylering av cytokrom P450 enzymer, esterisering av acetyltransferaser eller sulfotransferaser og spaltning til elektrofile intermediater som reagerer med DNA. Denne kjemiske interaksjonen fører til dannelse av mutagene og kreftfremkallende addukter, som kan representere en betydelig helsefare for mennesker som regelmessig konsumerer bearbeidede kjøttprodukter.

Imidlertid er det visse metoder som kan redusere dannelsen av HAs. En viktig strategi innebærer reaksjonen mellom HAs og andre forbindelser via deres frie aminogrupper for å danne stabile blandinger. Noen aminosyrer, som glycin, prolin og histidin, kan reagere med HAs for å dannes addukter, og dette kan bidra til å eliminere eller redusere de skadelige effektene av HAs. For eksempel, i et eksperiment utført av Kataoka et al., ble PhIP og glycin utsatt for høy temperatur i 5 minutter, og resultatet var dannelsen av et PhIP-glycin-addukt. Denne typen addukter kan bidra til å binde HAs og redusere deres reaktivitet.

Andre aminosyrer, som prolin og histidin, kan også reagere med ulike HAs, som IQ, MeIQx og Trp-P-1, for å danne addukter. Reaksjonen mellom HAs og aminosyrer har potensial til å spille en viktig rolle i å vurdere kreftfaren knyttet til HAs, samt gi en metode for å eliminere disse forbindelsene fra bearbeidede matvarer. På den annen side er det viktig å merke seg at noen aminosyrer, som serin, cystein og lysin, har en lavere tendens til å danne slike addukter med HAs, noe som kan indikere begrenset effektivitet i å motvirke HAs gjennom disse forbindelsene.

Et annet relevant fenomen er inhiberingen av Maillard-reaksjonen, som er sentral i dannelsen av HAs. Løk og hvitløk, som er rike på svovelforbindelser som allicin og diallyl disulfid, har vist seg å hemme dannelsen av HAs. Dette skjer ved at disse svovelforbindelsene kan interagere direkte med glukose og dermed undertrykke Maillard-reaksjonen, som er ansvarlig for dannelsen av HAs. Det er blitt rapportert at diallyl disulfid kan blokkere opptil 73% av PhIP og 82% av MeIQx i modellsystemer ved oppvarming på 180°C i 30 minutter.

Videre kan marinering av kjøtt med forskjellige organiske syrer, som tamarind, sitron og lime, redusere dannelsen av HAs. Denne effekten kan forklares med at den lavere pH-verdien i marinadene øker konsentrasjonen av frie protoner (H+), som reagerer med de negativt ladede områdene på aminosyrene og dannelsen av stabile karboksylgrupper (COOH). Disse COOH-gruppene kan ikke reagere med de karbonylgruppene som er nødvendige for dannelsen av HAs, og dermed reduseres dannelsen betydelig.

Variabler som tid, temperatur, pH, vannaktivitet og tilgjengeligheten av reaktanter spiller alle en rolle i dannelsen av HAs, og det er mulig å kontrollere disse faktorene gjennom både termiske og ikke-termiske prosesser. Manipulering av slike faktorer kan være avgjørende for å hindre dannelsen av HAs under matbehandling og dermed forbedre mattryggheten.

Det er også viktig å merke seg at forskningen på HAs i stor grad har fokusert på å begrense dannelsen av disse forbindelsene, med mindre oppmerksomhet gitt til samtidig dannelse av andre farlige stoffer og smakspremisser. Ettersom kjøtt er et komplekst system der disse skadelige stoffene og smaksprecursorene eksisterer samtidig, bør fremtidige mattrygghetsvurderinger ta hensyn til de samtidige reaksjonsmekanismene som involverer både HAs og andre stoffer.